一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液及其制備方法
【專利摘要】本發明是屬于水性涂料領域，它是一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液。該樹脂乳液由丙烯酸樹脂水分散體（固含量28?34%）13?16份，乙烯基單體18?21份，丙烯酸及酯類單體20.5?27.6份，引發劑0.3?0.6份，有機溶劑5?6份，水49?53份通過反應而得。所發明的微凝膠樹脂乳液添加到水性涂料中，可以明顯改善漆膜的流掛性，具有良好的抗流掛效果，同時可以使得被覆樣件的尖角或者邊緣等不易涂覆上漆的地方的漆膜膜厚明顯較之前增加，提高了對涂布件表面的耐腐蝕性。而該發明生產出粒徑小于150nm的納米級水性丙烯酸乳液，加入水性涂料不會使涂料增稠，有利于保持較高的施工固含量。
【專利說明】
一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液及其制備方法，屬于水性涂料領 域。
【背景技術】
[0002] 水性涂料是以水代替溶劑的，可以在很大程度上減少V0C的排放，從溶劑型漆的 70%左右降低到15%以下，其環境可接受性大大高于溶劑型的涂料，并且節約石油資源，減 少火災隱患，改善操作環境。
[0003] 而水性涂料的抗流掛性能是其施工和成膜過程中一個非常重要的性能，如果該性 能差，會導致涂料在物件表面成膜的美觀性和連續性，造成涂料防護和美觀性能的失敗。目 前改善水性漆抗流掛性的主要有添加各種類型的增稠劑，改變水性漆的流變特性，但是會 產生以下副作用：在施工過程中要加入更多量的水以降低體系粘度，因而降低涂料的施工 固含；另外由于增稠劑的親水特性，會也降低涂膜的耐水性；增稠劑的加入會導致光澤降 低，降低涂膜的美觀性等等。
[0004] 本專利目的在于改善水性涂料在施工中的抗流掛問題，同時對施工工件的尖角及 邊緣等涂料不容易涂布(沒有漆膜或涂膜厚度會比其他部位薄）的部位，能夠很好的涂覆完 整連續的漆膜，進而實現更好的保護和裝飾效果；另外，該樹脂是水性丙烯酸體系，具有一 定的耐候性。
[0005]本發明采用的技術為微凝膠技術，早在1934年微凝膠就由Staudinger等人合成。 Funke在微凝膠，特別是在反應性微凝膠方面做了大量理論和實驗工作，用二乙烯基苯或乙 二醇二甲基丙烯酸酯的多官能單體進行乳液聚合，制成活性微凝膠，并給出了微凝膠的定 義。之后人們經過多年的探索與研究，對微凝膠及其在涂料中的功能和相互作用機理有了 更深刻的認識，并把微凝膠的定義修正為凡凝膠顆粒大小在1~l〇〇〇nm之間，具有分子內交 聯結構的顆粒都稱為微凝膠。微凝膠(又稱微膠)是一種正在發展的新型功能性聚合物，在 改善漆膜流掛性和機械性能方面具有顯著的優勢，因此得到了越來越廣泛的應用。
【發明內容】
[0006] 本發明是屬于水性涂料領域，是一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液。
[0007] 該樹脂乳液由原材料單體進行聚合反應得到的網狀微凝膠水性樹脂，固含量可以 達到36%，粒徑低于150nm。
[0008] 本發明由丙烯酸樹脂水分散體(固含量28-34% )13-16份，乙烯基單體18-21份，丙 烯酸及酯類單體20.5-27.6份，引發劑0.3-0.6份，有機溶劑5-6份，水49-53份通過反應而 得。
[0009] 所用丙稀酸樹脂水分散體為數均分子量(Μη) 5000-8000，分子量分布(Mz/Mw)為 2.1~2.8，酸值為42-54mgK0H/g(對固體)的丙烯酸樹脂，加入與樹脂質量比為1:0.03-0.08 的胺類物質（例如N，N-二甲基乙醇胺等）中和后加水乳化制成，該水分散體固含量為28- 34%，ρΗ*7·0-8·2。
[0010]所述乙烯基單體為苯乙稀、乙稀腈、苯二乙稀中的一種或幾種；
[0011] 所述丙烯酸及酯類單體為丙烯酸，甲基丙烯酸及（甲基)丙烯酸正丁酯，甲基丙烯 酸甲酯，（甲基）丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸異冰片酯，（甲基）丙烯酸羥丙酯，丙氧基化新戊 二醇二丙烯酸酯，（甲基)丙烯酸縮水甘油酯中的一種或幾種；
[0012] 所述引發劑為偶氮二異丁腈，以過硫酸鉀為氧化劑，以亞硫酸氫鈉為還原劑的氧 化還原引發體系、以過氧化苯甲酰為氧化劑，以Ν，Ν_二甲基苯胺為還原劑的氧化還原引發 體系中的一種或兩種；
[0013] 所述溶劑是Ν-甲基吡咯烷酮、乙二醇單丁醚，丁醇，二乙二醇丁醚，丙二醇丁醚，二 丙二醇丁醚，丙二醇甲醚，異丙醇，仲丁醇，乙醇等水溶性醇醚類溶劑中的一種或幾種；
[0014] 該微凝膠樹脂乳液由丙烯酸樹脂水分散體（固含量28-34% )13-16份，乙烯基單體 18-21份，丙烯酸正丁酯3-5份，甲基丙烯酸縮水甘油酯0.6-0.7份，甲基丙烯酸甲酯16.9- 18.9份，丙氧基化新戊二醇而丙烯酸酯0-3份，偶氮二異丁腈0.3-0.6份，有機溶劑5-6份，水 49_53份通過反應而得。
[0015] -種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液的制備方法，其特征在于:在四口瓶中投入 純水26-36份，丙烯酸水分散體2.5-4.5份，開啟攪拌并升溫；同時將純水23-27份，丙烯酸水 分散體8.5-13.5份與丙烯酸及其酯類單體20.5-27.5份、乙烯基單體18-21份攪拌混合均勻 作為乳化單體混合物組分;將引發劑〇. 3-0.6份與溶劑5-6份攪拌混合均勻作為引發劑組分 備用。升溫至80°C±2°C并保持，在此溫度下用兩個滴液漏斗同時、分別向四口瓶中均勻滴 加乳化單體混合物組分與引發劑組分，4-6hr二者同時滴加完畢，保溫lhr降溫出料，即得微 凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液。
[0016] 技術效果
[0017] 1、將該發明得到的乳液用在金匯利ZA72-4W中，未加入和加入0.3-0.6%時的抗流 掛效果對比，未加該產品的在膜厚為175um時發生流掛，而加入該發明乳液的漆膜中膜厚達 至Ij225um未發生流掛現象。
[0018] 2、對被涂覆物件的尖角的保護作用，在刀刃處分別涂布未加和加過該發明得到樹 脂乳液的涂料，干燥成膜后放在鹽霧池中進行耐候性試驗，通過對比，涂布未加本發明樹脂 乳液的涂料由于邊緣涂膜不完整，2hr后即發生刀刃處生銹的現象，而加過該發明樹脂乳液 的刀刃幾乎沒有任何變化。
[0019] 根據現象可以看出，所發明的微凝膠樹脂乳液添加到水性涂料中，可以明顯改善 漆膜的流掛性。由于良好的抗流掛效果，因而使得被覆樣件的尖角或者邊緣處的漆膜涂覆 膜厚明顯較之前增加。減少了流掛的浪費，降低成本;同時也保護涂布件表面不受腐蝕。
[0020] 此種樹脂采用無皂乳液聚合(沒有乳化劑、不影響涂膜耐水性、不降低涂膜光澤） 的方法生產出粒徑小于150nm的納米級水性丙烯酸乳液，本發明樹脂乳液的加入不會使水 性涂料增稠，有利于保持較高的施工固含。 實施例
[0021] 物料配比如下表
[0022]
[0023] 本友明所使用的買驗設備為恒溫水浴鍋，四口瓶，酒液漏斗，球形冷凝器，在四口 瓶中投入純水(1)，丙烯酸水分散體(1)，開啟攪拌并升溫;同時將純水(2)，丙烯酸水分散體 (2)與全部丙烯酸單體、乙烯基單體攪拌混合均勻作為乳化單體混合物組分;將引發劑與溶 劑攪拌混合均勻作為引發劑組分備用。升溫至80°C±2°C并保持.在此溫度下用兩個滴液漏 斗同時、分別向四口瓶中滴加乳化單體混合物組分與引發劑組分，4-6hr二者同時滴加完 畢，保溫lhr降溫出料。三個配方得到的樹脂的技術指標為
[0024]
[0025]得到的樹脂的技術指標為：
[0026]
【主權項】
1. 一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液，其特征在于由丙烯酸樹脂水分散體13-16份， 乙烯基單體18-21份，丙烯酸及酯類單體20.5-27.6份，引發劑0.3-0.6份，有機溶劑5-6份， 水49_53份通過反應而得。2. 如權利要求1所述之一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液，其特征在于:丙烯酸樹脂 水分散體為數均分子量（Mn)5000-8000，分子量分布（Mz/Mw)為2 .卜2.8，酸值為42-54mgKOH/g(對固體）的丙烯酸樹脂，加入與樹脂質量比為1:0.03-0.08的胺類物質（例如N， N-二甲基乙醇胺等）中和后加水乳化制成，為固含量為28-34%，pH為7.0-8.2的水分散體。3. 如權利要求1所述之一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液，其特征在于：乙烯基單體 為苯乙稀、乙稀腈、苯二乙稀中的一種或幾種。4. 如權利要求1所述之一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液，其特征在于:所述丙烯酸 及酯類單體為丙烯酸，甲基丙烯酸及（甲基)丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸甲酯，（甲基)丙烯酸 羥乙酯，甲基丙烯酸異冰片酯，（甲基）丙烯酸羥丙酯，丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯，（甲 基)丙烯酸縮水甘油酯中的一種或幾種。5. 如權利要求1所述之一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液，其特征在于:所述引發劑 為偶氮二異丁腈，以過硫酸鉀為氧化劑，以亞硫酸氫鈉為還原劑的氧化還原引發體系、以過 氧化苯甲酰為氧化劑，以N，N-二甲基苯胺為還原劑的氧化還原引發體系中的一種或兩種。6. 如權利要求1所述之一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液，其特征在于:所述溶劑是 N-甲基吡咯烷酮、乙二醇單丁醚，丁醇，二乙二醇丁醚，丙二醇丁醚，二丙二醇丁醚，丙二醇 甲醚，異丙醇，仲丁醇，乙醇等水溶性醇醚類溶劑中的一種或幾種。7. 如權利要求1所述之一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液，其特征在于：由丙烯酸樹 脂水分散體（固含量28-34%)13-16份，乙烯基單體18-21份，丙烯酸正丁酯3-5份，甲基丙烯 酸縮水甘油酯〇. 6-0.7份，甲基丙烯酸甲酯16.9-18.9份，丙氧基化新戊二醇而丙烯酸酯0-3 份，偶氮二異丁腈〇. 3-0.6份，有機溶劑5-6份，水49-53份通過反應而得。8. 如權利要求1所述之一種微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液的制備方法，其特征在于： 在四口瓶中投入純水26-36份，丙烯酸水分散體2.5-4.5份，開啟攪拌并升溫；同時將純水 23-27份，丙烯酸水分散體8.5-13.5份與丙烯酸及其酯類單體20.5-27.5份、乙烯基單體18-21份攪拌混合均勻作為乳化單體混合物組分;將引發劑0.3-0.6份與溶劑5-6份攪拌混合均 勻作為引發劑組分備用，升溫至80°C±2°C并保持，在此溫度下用兩個滴液漏斗同時、分別 向四口瓶中均勻滴加乳化單體混合物組分與引發劑組分，4-6hr二者同時滴加完畢，保溫 lhr降溫出料，即得微凝膠水性丙烯酸殼核樹脂乳液。
【文檔編號】C08F220/32GK105837757SQ201610211240
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】秦文, 方秀蓮, 王英
【申請人】北京金匯利應用化工制品有限公司